Brandveiligheid

1.Basisbegrippen op het gedrag van een brand

Ontwikkeling van een brand

brand2 firetriangleNLBrand is ongewenst vuur. Voor het ontstaan van brand zijn nodig:

  • brandstof
  • zuurstof
  • een warmtebron om de verbrandingsreactie op gang te brengen.

De manier waarop een brand zich ontwikkelt, kenmerkt zich door drie fasen.

  • De groeifase: Eenmaal op gang gebracht kan een lokale brandhaard zich snel of langzaam ontwikkelen. Dit hangt af van de toevoer van zuurstof bij de bron, de aard en verdeling van de brandstof ten opzichte van de bron en de verspreiding van de warmte rondom de bron. Als de brandhaard zich blijft uitbreiden, neemt de temperatuur in het brandcompartiment geleidelijk toe en ook vormt zich een rooklaag die opstijgt en zich onder het dak of plafond verspreid over de gehele brandruimte. Deze rooklaag wordt dan dikker en warmer en straalt deze warmte uit op alle goederen in de brandruimte. Cellulose houdende materialen (papier, karton, meubilair) die zich in de rooklaag bevinden kunnen vanaf zo’n 300 °C spontaan ontbranden. Cellulose houdende materialen onder de rooklaag kunnen door de straling van de rooklaag spontaan gaan branden als de straling zo’n 15 kW/m2 is. Dit komt overeen met een temperatuur van de rooklaag van zo’n 500-650 °C. Op dat moment kan de brand zich dus overal tegelijk in de brandruimte uitbreiden: er treedt vlamoverslag op. Vice versa, als er onvoldoende zuurstof toegevoerd wordt of als de warmte zeer goed kan worden afgevoerd, zal de temperatuur en de straling in de brandruimte onvoldoende oplopen en zal er geen vlamoverslag optreden.
  • brand3 firecourseNLDe brandfase: Na vlamoverslag is de brand niet meer lokaal maar heerst de brand overal in de brandruimte. Men spreekt van een volledig ontwikkelde brand. De temperatuur stijgt nu snel verder. Als er maar weinig ventilatie is zal de zuurstof in de ruimte snel op zijn en zullen veel deels onverbrande brandbare gassen in de ruimte aanwezig zijn. Men spreekt van een zuurstofbeheerste of ventilatiebeheerste brand. Kenmerkend voor de zuurstofbeheerste brand zijn de vlammen die uit de openingen van de brandruimte komen. Deze worden gevormd door de deels onverbrande gassen die bij buitenkomst alsnog met zuurstof mengen en verbranden. In geval er genoeg ventilatie is, zal er meer brandstof verbranden dan in de zuurstofbeheerste brand en zal de temperatuur hoger oplopen. In dat geval is het vrijkomen van brandbare gassen uit de brandstof de beperkende factor voor het vermogen van de brand. Dit hangt af van de aard van de brandstof en de omvang van het buitenoppervlak van de brandstof. Men spreekt van een brandstofbeheerste brand. Als er heel veel ventilatie is, zal de warmte snel worden afgevoerd door de ventilatieopeningen naar buiten en zal de temperatuur lager zijn.
  • De dooffase: In elke brand zal op een zeker moment de brandstof opraken. De verbranding neemt af en de temperatuur daalt. Ruwweg kan men zeggen dat de intensiteit van een brand afneemt als zo’n 70 % van alle brandstof verbrand is. De duur van de brand hangt dus af van de totale hoeveelheid brandstof maar ook van de snelheid waarmee het verbrand is.

Gedrag van staal bij brand

Staal is een onbrandbaar materiaal. Staal verbrandt niet en er komt ook geen warmte of rook vrij. Maar bij de temperaturen die bij een brand in een gebouw kan optreden treedt wel een verlies van sterkte en stijfheid. Vanaf een staaltemperatuur van 400 °C neemt de sterkte af en bij 800 °C is er nog 10 % van de sterkte over.

brand4 steelreductionNL

Door de juiste maatregelen te nemen is elke brandweerstand te realiseren. En bovendien biedt staal een grote mate van veiligheid om de volgende redenen:

  • Staal is een voorspelbaar constructiemateriaal. In tegenstelling tot sommige andere constructiematerialen zoals metselwerk en beton, zijn van staal de materiaaleigenschappen bij hoge temperatuur nauwkeurig bepaald en bestaan er maar kleine variaties.
  • Staal is ook een vervormbaar constructiemateriaal. Alle materialen ondergaan bij verhoogde temperatuur grote thermische vervormingen. Deze vervormingen genereren extra krachten in de constructie. Om de vervormingen en krachten op te kunnen nemen moet een materiaal niet zozeer sterk zijn maar juist vervormbaar. In tegenstelling tot bijvoorbeeld een bros materiaal als beton is staal hiertoe perfect in staat.
  • Staal waarschuwt met grote vervormingen voordat het eventueel bezwijkt. De brandweer en andere hulpverleners kunnen normaliter aan de ontwikkeling van de vervormingen zien of het gebouw op instorten staat. Het plotseling en bros bezwijken zoals dat bij bijvoorbeeld beton- en metselwerkconstructies kan optreden, is voor staalconstructies hoogst zeldzaam.
  • Staal is een goed berekenbaar materiaal. De Eurocodes voor de berekening van de brandweerstand van staal zijn gebaseerd op decennia van uitgebreid wetenschappelijk onderzoek. Het constructieve gedrag is goed gekend en alle mogelijke fenomenen zijn nauwkeurig te voorspellen. Het risico dat een andere bezwijkvorm optreedt dan voorzien in het ontwerp is daardoor voor staalconstructies heel klein.

2.Wetgevend karakter

Inleiding

Rekening houdend met de bestuurlijke structuur van België hangen de brandveiligheidsvoorschriften af van verschillende bestuursniveaus:

  • het federale niveau
  • het gewestelijke en gemeenschapsniveau
  • het gemeentelijke niveau.

Ieder bestuursniveau is gemachtigd om brandveiligheidsvoorschriften vast te leggen binnen de grenzen van de toegekende bevoegdheden en opdrachten.

De FOD Binnenlandse zaken heeft een website waarop interactief kan gezocht worden welke reglementeringen voor specifieke projecten van toepassing zijn
De belangrijkste punten worden in de hierna volgende paragrafen toegelicht.

Federale reglementering

Lang voor het ontstaan van het Belgische federale systeem, waarbij gemeenschappen en gewesten het licht zagen, werden de krachtlijnen van het Belgische prescriptieve systeem inzake brandveiligheid bepaald in de wet van 30 juli 1979.

In deze wet worden hoofdzakelijk de volgende punten vastgelegd:

  • Basispreventienormen die een of meer categorieën van constructies gemeen hebben, ongeacht hun bestemming, zullen worden vastgelegd in een KB. Dit heeft geleid tot de uitwerking van de Basisnormen.
  • Specifieke preventienormen die betrekking hebben op de constructies waarvan het gebruik samenhangt met aangelegenheden waarvoor de nationale overheid bevoegd is, worden vastgelegd in een KB.
  • De gemeenteraad kan verordeningen uitvaardigen inzake de preventie van branden en ontploffingen.

N.B.: het gebruik van de term 'norm' komt niet overeen met de definitie van 'norm' die gewoonlijk wordt gebruikt in het kader van de BelgischeEuropese of internationale normalisatie. De term moet worden begrepen als 'regel die verplicht moet worden gevolgd'.

Basisnormen

De voorschriften van de Basisnormen zijn oorspronkelijk vastgelegd in het besluit van 7 juli 1994. Met betrekking tot dit besluit zijn tal van wijzigings-KB's opgesteld waarvan het laatste dateert van 12 juli 2012.

De FOD Binnenlandse Zaken heeft een officieus document opgesteld waarin de Basisnormen worden samengevat en waarin de wijzigingen zijn opgenomen die voortvloeien uit de opeenvolgende wijzigingsbesluiten.

Momenteel zijn de Basisnormen als volgt gestructureerd:

basisnormen2012-tabel-1-nl

Wat de toepassing van bijlage 2, 2/1, 3, 3/1, 4 en 4/1 betreft, moet de hoogte van het gebouw worden bepaald conform de definitie in bijlage 1 (1.2.1):

bijlage-1-hoogte

"De hoogte 'h' van een gebouw is bij afspraak de afstand tussen het afgewerkte vloerpeil van de hoogste bouwlaag en het laagste peil van de door de brandweerwagens bruikbare wegen omheen het gebouw. Het dak met uitsluitend technische lokalen wordt bij deze hoogtemeting niet meegerekend."

Het is mogelijk om af te wijken van de voorschriften van de Basisnormen door een afwijkingsaanvraag in te dienen en op voorwaarde dat deze aanvraag positief wordt beoordeeld. Deze afwijkingsaanvraag moet worden ingediend volgens de voorschriften van het KB van 18/09/2008 (BS van 16/10/2008). Sinds 9 november 2011, dient de Minister de toegekende afwijkingen niet meer zelf te ondertekenen, dit wordt door een afgevaardigde ambtenaar gedaan, wat vermoedelijk voor een versnelling van de afwijkingsprocedure zal zorgen (zie ministerieel besluit van 9/11/2011).

Andere interessante documenten betreffende de procedure voor het indienen van een afwijkingsaanvraag:

  • formulier (Word-formaat) in te vullen om een afwijkingsaanvraag in te dienen
  • document met vaak gestelde vragen (FAQ's) over dit onderwerp.
  • Veelvoorkomende fouten in het kader van afwijkingsaanvragen.

Overzicht van de voornaamste wijzigingen van de Basisnormen sinds 1994:

Datum van afkondiging/
Datum van publicatie in het Belgisch
Van toepassing op stedenbouwkundige vergunningen ten vroegste ingediend op:
Toepassingsgebied & 
belangrijke wijzigingen
KB van 07/07/1994
BS van 26/04/1995
26/05/1995

Toepassingsgebied = 
Nieuwe gebouwen +
Uitbreidingen +
Structurele renovaties
Middelhoge (10-25 m) en hoge(> 25 m) gebouwen
N.B.: industriegebouwen worden uitgesloten van het toepassingsgebied.

01/01/1998

De bijlagen met de technische voorschriften worden integraal vervangen.
Lage gebouwen worden toegevoegd aan het toepassingsgebied van de Basisnormen.

05/05/2003
Structurele renovaties worden uit het toepassingsgebied van de Basisnormen gehaald.

Ministeriële rondzendbrief van 15/04/2004
(niet gepubliceerd in het BS)

15/04/2004

In deze rondzendbrief worden typeoplossingen bepaald voor doorvoeringen in brandwerende wanden van leidingen (waarvoor geen classificatieverslag moet worden geleverd).
De inhoud van deze rondzendbrief is momenteel opgenomen in bijlage 7 van het KB van 12 juli 2012. 

27/06/2006
Dit besluit wijzigt de eisen inzake reactie bij brand (bijlage 5) voor isolatiematerialen die zichtbaar gebruikt worden.
15/08/2009

Het toepassingsgebied van de Basisnormen wordt uitgebreid tot industriegebouwen.
Dit KB wordt voorafgegaan door een 'Verslag aan de Koning' dat een verklarend inleidend document vormt.
Het KB wijzigt bijlage 1 en creëert een nieuwe bijlage 6, specifiek voor industriegebouwen.

12/07/2012

Dit KB brengt volgende wijzigingen aan de Basisnormen:
- De bijlage 1 (terminologie) werd vervolledigd.
- Het toepassingsgebied van de bijlagen 2, 3 en 4 werd beperkt tot (niet-industriële) gebouwen waarvoor de stedenbouwkundige vergunning werd ingediend voor 01/12/2012.
- De bijlagen 2/1, 3/1, 4/1 en 5/1 werden toegevoegd en zijn van toepassing op niet-industriële gebouwen waarvoor de stedenbouwkundige vergunning werd ingediend vanaf 01/12/2012. 
- Bijlage 7 is toegevoegd. Deze handelt over de doorvoeringen van leidingen door compartimenteringsmuren. De inhoud van deze bijlage is identiek aan deze van de omzendbrief van 15/04/2004.

ARAB (artikel 52)

Het ARAB (Algemeen Reglement voor de Arbeidsbescherming) bevat in artikel 52 specifieke eisen met betrekking tot de brandveiligheid.

Dit document is van toepassing op alle gebouwen waarin personen tewerkgesteld zijn in het kader van hun werk.

Het niveau van de eisen verschilt:

  • op basis van een classificatie van de lokalen in drie groepen:
    • lokalen van de eerste groep, met het hoogste brandrisico (opslag van grote hoeveelheden ontvlambare materialen en winkels voor de kleinhandel groter dan 2.000 m²)
    • lokalen van de tweede groep, met een minder hoog brandrisico (opslag van minder grote hoeveelheden ontvlambare materialen)
    • lokalen van de derde groep, met het minst hoge brandrisico.
  • naargelang het gebouw op 1 juni 1972 al dan niet al bestond.

De FOD Werkgelegenheid, Arbeid en Sociaal Overleg, die bevoegd is voor de toepassing van het ARAB, heeft toelichtingen met betrekking tot artikel 52 opgesteld.

Sinds 1975 zijn een aantal ministeriële besluiten tot afwijking van artikel 52 gepubliceerd. In deze besluiten worden uitzonderingen op bepaalde artikelen bepaald die in bijzondere gevallen van toepassing zijn.

KB 'Ziekenhuizen'

Reglementaire tekst
In het KB van 6 november 1979 (BS van 11/01/1980), bijlage 1, worden de eisen inzake beveiliging tegen brand en paniek in ziekenhuizen vastgelegd.

Toepassingsgebied:
Alle ziekenhuizen in België

Bijzonder(e) punt(en):
De eisen verschillen naargelang van de datum van de bouwwerkzaamheden (spildatum = 21/01/1980).

KB 'Gesloten parkeergebouwen en lpg-voertuigen'

Reglementaire tekst
KB van 17 mei 2007 (BS van 20/06/2007)

Toepassingsgebied:
Parkeergebouwen waarvan het aantal parkeerplaatsen gelijk is aan of groter dan tien voertuigen, die gesloten zijn of waarvoor het vloerniveau lager ligt dan het natuurlijke terreinniveau.

Bijzonder(e) punt(en):
Voor de betrokken parkeergebouwen bestaan er twee alternatieven:

  • ofwel worden ze in overeenstemming gebracht met de eisen van dit KB; in dat geval wordt de toegang beperkt tot lpg-voertuigen die voorzien zijn van het controlevignet vastgesteld in bijlage E van het KB van 9 mei 2001
  • ofwel wordt de toegang voor lpg-voertuigen verboden.

De eisen van dit KB hebben betrekking op actieve preventiemaatregelen (gasdetectie, installatie van alarm en ventilatie…) en eisen inzake de exploitatie van de parkeergebouwen (signalisatie…). Er zijn geen bijkomende eisen betreffende stabiliteit bij brand.

KB 'Voetbalstadions'

Reglementaire tekst
KB van 02/06/1999 (BS van 10/07/1999)

Toepassingsgebied:
Alle openluchtvoetbalstadions (zonder onderscheid van afdeling)

Bijzonder(e) punt(en):
De tribunes en rijen ('gradins') van de voetbalstadions waarvoor de stedenbouwkundige vergunning niet vóór 1 juli 1999 werd ingediend moeten R60 zijn.
Als zich onder de tribunes of rijen ('gradins') lokalen of opslagruimtes bevinden, moet er tussen het lokaal/de opslagruimte en de tribune/rijen een scheiding zijn die EI60 is.

Dancings

Reglementaire tekst
MINISTERIËLE RONDZENDBRIEF VAN 20 APRIL 1972 BETREFFENDE DE BRANDVOORKOMINGSMAATREGELEN IN DE DANCINGS EN LOKALEN WAAR GEDANST WORDT

Toepassingsgebied:
Alle dancings en discotheken in België

Bijzonder(e) punt(en):
De gemeentebesturen worden uitgenodigd om zich te baseren op de richtlijnen in deze rondzendbrief. Dit is dus geen strikt dwingende tekst.

Vlaamse reglementering

Toepassingsgebied

Reglementaire tekst

Toeristische logies

Besluit v/d Vlaamse Regering van 11/09/2009 (BS van 10/12/2009)

Voorzieningen voor kinderopvang

Besluit v/d Vlaamse Regering van 19/09/2008 (BS van 21/11/2008)

Rustoorden voor bejaarden

Koninklijk Besluit van 12/03/1974
(BS van 23/05/1974)

Tekst in Vlaanderen van toepassing door het 
Besluit v/d Vlaamse Regering van 04/11/1987 (BS van 19/01/1988)

Waalse reglementering

Toepassingsgebied

Reglementaire tekst

Alle toeristische logiesverstrekkende inrichtingen in Wallonië
Het niveau van de eisen is afhankelijk van:

  • de datum van indiening van de bouwvergunning (spildatum = 01/04/2005)
  • het aantal bewoners
    (< 10, 10-15, > 15)

Besluit van de Waalse Regering van 09/12/2004 betreffende de toeristische logiesverstrekkende inrichtingen
Vademecum (in het Frans) van het Ministerie van het Waals Gewest betreffende de brandpreventie in toeristische logiesverstrekkende inrichtingen

Rusthuizen, serviceflats en opvangcentra voor bejaarden
Het niveau van de eisen is afhankelijk van het aantal verdiepingen.

Besluit van de Waalse Regering van 15/10/2009 (BS van 12/11/2009)
De reglementering van de beveiliging tegen brand en paniek staat in bijlage II bij dit besluit.

Gemeentelijke reglementering

Als gevolg van de wet van 30 juli 1979 kunnen gemeenteraden verordeningen met betrekking tot de brandpreventie uitvaardigen die vaak worden opgenomen in het Algemeen Politiereglement van de gemeente.

Bij werkzaamheden waarvoor een stedenbouwkundige vergunning moet worden verkregen, worden in het advies van de brandweer dat bij de bouwvergunning gaat de referenties opgenomen van de toepasselijke gemeentelijke verordening(en).

Om te anticiperen op de gevolgen van de voorschriften van die eventuele gemeentelijke verordeningen, is het aanbevolen om daarover informatie in te winnen bij de preventieofficier van de territoriaal bevoegde brandweer.

Europese reglementering

Vandaag is de Europese Unie niet bevoegd om het veiligheidsniveau vast te leggen waaraan gebouwen en bouwwerken moeten voldoen inzake brandveiligheid.

Op dit principe bestaat een uitzondering voor hotels, waarvoor de Europese Raad aanbevelingen heeft gedaan inzake het te halen veiligheidsniveau. Deze aanbevelingen omvatten met name eisen met betrekking tot de stabiliteit bij brand en compartimentering (AANBEVELINGEN VAN DE RAAD van 22 december 1986 betreffende de brandbeveiliging in bestaande hotels - 86/666/EEG).

De EU-landen moeten op basis van een vastgelegd tijdschema hun nationale brandreglementering aanpassen zodat de op bouwproducten toepasselijke eisen worden uitgedrukt aan de hand van de Europese klassen. Dit maakt geharmoniseerde Europese testmethodes en productnormen noodzakelijk.

Het komt erop neer dat ieder land zelf het gewenste veiligheidsniveau voor een specifieke toepassing vastlegt, maar dat dit niveau overeenkomstig een Europese klasse moet worden uitgedrukt.

3.Toepasselijke eisen voor bouwwerken

Algemeen

Conform de Europese richtlijnen ter zake hebben de brandveiligheidseisen in de reglementering de volgende doelstellingen:

  • het draagvermogen van constructies tijdens een bepaalde brandduur garanderen
  • de productie en de verspreiding van vlammen en rook beperken
  • het risico op uitbreiding van de brand naar naburige constructies beperken
  • de aanwezigen de kans geven om het gebouw te ontruimen of geholpen te worden
  • rekening houden met de veiligheid van de interventieploegen.

Om tegemoet te komen aan die doelstellingen bevatten de verschillende reglementeringen eisen met betrekking tot:

  • de stabiliteit bij brand
  • de reactie van de bouwmaterialen bij brand
  • de compartimentering
  • de verplichte afstand tot naburige gebouwen
  • de prestaties van de buitenwanden
  • de actieve-beveiligingsmiddelen (detectie, alarmmelding, sprinklers, rookafvoer...)
  • de eerste-interventiemiddelen (blussers, haspels)
  • de evacuatiemiddelen (dimensionering, aantal)
  • de bereikbaarheid voor de brandweer ...

Wat stalen bouwelementen betreft, moet rekening worden gehouden met twee essentiële aspecten:

  • de reactie bij brand
  • het draagvermogen bij brand.

Wanneer op een bouwelement verschillende eisen van toepassing zijn (afkomstig van verschillende reglementen), moet worden voldaan aan de strengste eis.

Reactie bij brand

De reactie bij brand wordt gedefinieerd als het geheel van de eigenschappen van een bouwmateriaal met betrekking tot zijn invloed op het ontstaan en op de ontwikkeling van een brand. De reactie bij brand karakteriseert dus het vermogen van materialen om te ontvlammen en om een brand te verspreiden.

De prestaties inzake reactie bij brand kunnen niet rekenkundig worden geëvalueerd.

In de bijlagen 2, 3 en 4 worden de reglementaire voorschriften uitgedrukt aan de hand van het classificatiesysteem dat in bijlage 5 van de Basisnormen wordt beschreven. Dit 'Belgische' classificatiesysteem omvat vijf klassen: A0, A1, A2, A3 en A4. Klasse A0 wordt gebruikt voor 'niet-brandbare' materialen. Er moet op worden gewezen dat de 'Belgische' klassen A1 en A2 losstaan van de 'Europese' klassen A1 en A2 die hierna worden besproken.

In de bijlagen 2/1, 3/1, 4/1 en 6 worden de reglementaire voorschriften uitgedrukt aan de hand van het 'Europese' classificatiesysteem volgens EN 13501-1.

Staal is een 'niet-brandbaar' materiaal en valt in beide classificatiesystemen (het 'Belgische' en het 'Europese' systeem) in de hoogste klasse, nl. A0 volgens bijlage 5 van de Basisnormen en A1 volgens EN 13501-1.

De classificatie van de reactie bij brand is gebaseerd op het gedrag van materialen in referentiescenario's:

  • Wat de bekleding van verticale wanden en plafonds betreft wordt geëvalueerd wat de bijdrage van een bekledingsmateriaal aan de brand is wanneer een voorwerp brandt in de hoek van een klein lokaal ('room corner'-scenario).
  • Wat vloerbedekking betreft, wordt het gedrag geëvalueerd van een vloerbedekking die wordt onderworpen aan een brand in een aangrenzende ruimte met een open deur die uitkomt op de gang ('room corridor'-scenario).

De brandreactieklassen gaan van klasse A1 (de best presterende materialen) tot klasse F (de slechtst presterende materialen). Klasse F wordt ook standaard toegekend als geen enkele proef is uitgevoerd.

Als het om een vloerbedekking gaat, wordt aan de klasse de index 'FL' ('floor') toegevoegd. Zo bestaan bijv. de klassen A2FL, CFL …

Bovendien zijn 'subklassen' gecreëerd om bepaalde brandreactieaspecten van de materialen van klasse A2 tot D te preciseren (niet van toepassing op klasse A1, E en F):

  • de prestaties inzake de rookontwikkeling worden aangegeven met de index 's' ('smoke'): zo ontstaan subklassen s1, s2 en s3.
  • de prestaties inzake de productie van brandende druppeltjes of deeltjes worden aangegeven met de index 'd' ('droplet'), wat aanleiding geeft tot subklassen d0, d1 en d2. Het spreekt voor zich dat deze prestaties niet worden geëvalueerd voor vloerbedekkingen.

Overzicht van de verschillende brandreactieklassen:

Klasse A1 Materialen die niet bijdragen tot de brand (noch vóór noch na de vlamoverslag).
Klasse A2 Materialen die niet beduidend bijdragen tot de brand (noch vóór noch na de vlamoverslag).
Klasse B Materialen die niet bijdragen tot de brand vóór de vlamoverslag maar wel erna.
Klasse C Materialen die kunnen bijdragen tot de brand vóór de vlamoverslag na meer dan 10 minuten bij een lokale brand.
Klasse D Materialen die kunnen bijdragen tot de brand vóór de vlamoverslag in de periode tussen 2 en 10 minuten bij een lokale brand.
Klasse E Materialen die kunnen bijdragen aan de brand vóór de vlamoverslag in de eerste 2 minuten bij een lokale brand.

De classificatie van de reactie bij brand wordt opgesteld op basis van de volgende genormaliseerde proeven:

Brandreactieklasse

A1

A2

B

C

D

E

F

EN ISO 1182
Niet-brandbaarheidsoven

X

X(b)

         

EN ISO 1716
Bomcalorimeter

X

X(b)

X

X

X

   

Voor de bekleding van verticale wanden en plafond: EN 13823
Eén brandend voorwerp (SBI = 'single burning item')
Voor vloerbedekkingen: EN ISO 9239-1

X(a)

X

X

X

X

   

EN ISO 11925-2
Kleine-vlamproef

         

X

 
  • (a) De SBI-proef hoeft slechts in bepaalde gevallen te worden uitgevoerd.
  • (b) Hetzij volgens EN ISO 1182, hetzij volgens EN ISO 1716

Brandwerendheid

De brandwerendheid wordt in het KB van 13 juni 2007 gedefinieerd als "het vermogen van een bouwelement om gedurende een bepaalde tijdsduur te voldoen aan de voor de standaardproef voor de brandwerendheid gespecificeerde criteria ten aanzien van de dragende functie, de vlamdichtheid en/of thermische isolatie". Deze drie criteria komen respectievelijk overeen met de symbolen R, E en I van het Europese classificatiesysteem.

Overzicht van de essentiële criteria van brandwerendheid:

brand3 criteria

Volgens beschikking 2000/367/EG van de Europese Commissie omvat het begrip 'brandwerendheid' nog andere criteria. Zo bestaan er criteria voor straling (W), rookdoorlatendheid (S), weerstand tegen roetontbranding (G)…

Deze bijkomende criteria worden echter niet gebruikt in het huidige Belgische prescriptieve systeem.
Van de drie essentiële criteria 'R', 'E' en 'I' kan alleen het criterium van het draagvermogen, als alternatief voor proeven, worden geëvalueerd door berekening op basis van de eurocodes.

De prestaties inzake brandwerendheid worden uitgedrukt door vermelding van de criteria, gevolgd door de duur (in minuten) tijdens welke aan deze criteria wordt voldaan. Zo kan er sprake zijn van E60I30 of REI120. In België worden in de reglementering hoofdzakelijk eisen gehanteerd gebaseerd op een duur van 30, 60 en 120 minuten.

Worden gebruikt:

  • de 'R'-klassen (R30, R60 en R120) voor dragende elementen zonder compartimenteringsfunctie
  • de 'E'- en 'EI'-klassen voor niet-dragende elementen met compartimenteringsfunctie
  • de 'RE'- en 'REI'-klassen voor dragende elementen met compartimenteringsfunctie (dragende muren, vloeren en daken).

In de bijlagen 2, 3 en 4 worden de reglementaire voorschriften inzake brandwerendheid uitgedrukt aan de hand van het 'Belgische' classificatiesysteem volgens norm NBN 713-020 :1968. Het in dit classificatiesysteem gebruikte symbool is 'Rf', gevolgd door de duur uitgedrukt in uren: Rf ½ h, Rf 1 h of Rf 2 h.

In de bijlagen 2/1, 3/1, 4/1 en 6 worden de reglementaire voorschriften inzake brandwerendheid uitgedrukt aan de hand van het 'Europese' classificatiesysteem volgens de normen EN 13501-2 of EN 13501-3. De in dit classificatiesysteem gebruikte symbolen R E I worden hier hoger voorgesteld.

De proef die in norm NBN 713-020 wordt beschreven verschilt licht van de proef op basis waarvan de classificatie volgens normen EN 13501-2 of EN 13501-3 wordt verkregen. Elke proef is gebaseerd op de tijd-temperatuurcurve ISO 834, maar als gevolg van verschillen op het vlak van de installatie en de regeling van de proeven kunnen de verkregen resultaten beduidend van elkaar verschillen.

Hierna zullen de eisen inzake draagvermogen en inzake compartimentering afzonderlijk worden behandeld.

Eisen inzake draagvermogen

De voornaamste eisen inzake draagvermogen worden hoofdzakelijk bepaald in twee prescriptieve teksten:

  • de Basisnormen: het gaat om het KB van 7 juli 1994, gewijzigd door een reeks opeenvolgende KB's
  • het ARAB: het gaat om het Algemeen Reglement voor de Arbeidsbescherming dat een bundeling is van een reeks KB's.

Op het vlak van draagvermogen bestaan nog andere eisen hetzij voor specifieke categorieën van gebouwen (ziekenhuizen, rusthuizen …), hetzij afhankelijk van de plaats van het gebouw (gemeentelijke verordeningen). Er moet altijd worden nagegaan of andere reglementeringen van toepassing zijn en – in voorkomend geval – of die voorschriften strenger zijn dan die in de Basisnormen en/of het ARAB.

Voor beide behandelde reglementeringen wordt een overzicht gegeven van:

  • het toepassingsgebied van de reglementering
  • de definitie van de betrokken bouwelementen
  • de eigenlijke eisen inzake draagvermogen.

Betrokken bouwelementen in de Basisnormen

De eisen inzake draagvermogen in de Basisnormen zijn van toepassing op structurele elementen, die als volgt worden gedefinieerd:

"De bouwelementen die de stabiliteit van het geheel of van een gedeelte van het gebouw verzekeren, zoals kolommen, dragende wanden, hoofdbalken, afgewerkte vloeren en andere essentiële delen die het geraamte of skelet van het gebouw vormen, en die bij bezwijken aanleiding geven tot voortschrijdende instorting. Voortschrijdende instorting treedt op indien het bezwijken van een constructieonderdeel aanleiding geeft tot bezwijken van onderdelen van het gebouw die zich niet bevinden in de onmiddellijke omgeving van het beschouwde onderdeel en indien de draagkracht van het overblijvende bouwwerk onvoldoende is om de optredende belasting te dragen. De structurele elementen worden als volgt ingedeeld:
1° structurele elementen type I: elementen die bij bezwijken aanleiding geven tot een voortschrijdende instorting die zich kan uitstrekken over de compartimentgrenzen heen of die aanleiding geeft tot de beschadiging van de compartimentwanden;
2° structurele elementen type II: elementen die bij bezwijken aanleiding geven tot een voortschrijdende instorting, maar niet over de compartimentgrenzen heen."

Het onderscheid dat hier wordt gemaakt tussen structurele elementen van type I en type II wordt alleen gebruikt voor industriegebouwen. Bijlage 6 van de Basisnormen (industriegebouwen) is namelijk strenger voor structurele elementen van type I dan voor die van type II.

Voor niet-structurele dragende elementen bestaan er geen eisen inzake draagvermogen, uitgezonderd voor tussenvloeren van industriegebouwen (ongeacht of deze vloeren al dan niet beantwoorden aan de definitie van structurele elementen).

Eisen inzake draagvermogen in de Basisnormen

Overzicht van de eisen inzake draagvermogen in de Basisnormen:

brand-eisen-basisnormen

brand-eisen-element-type2

Toepassingsgebied van het ARAB  (artikel 52)

Het ARAB is van toepassing op alle gebouwen waarin personeel wordt tewerkgesteld.
De eisen zijn echter strenger voor gebouwen waarvan de bouw na 1 juni 1972 werd gestart.

Betrokken bouwelementen van het ARAB (artikel 52)

De eisen hebben betrekking op de 'dragende elementen', die door de volgende opsomming worden gedefinieerd: dragende muren en dragende vloeren, kolommen en balken van het geraamte.

Eisen inzake draagvermogen in het ARAB (artikel 52)

Overzicht van de eisen inzake draagvermogen in artikel 52 van het ARAB:

brand-eisen-arab

Deze tabel betreft gebouwen waarvan de bouw na 1 juni 1972 werd gestart. Wat oudere gebouwen betreft zijn er voor onbrandbare bouwmaterialen zoals staal geen eisen inzake draagvermogen.

4.Bepalingsmethoden

Overzicht

Nadat de eisen zijn vastgesteld voor de constructie moet de brandwerendheid van de constructie worden bepaald. Volgens de basisnormen moet de brandwerendheid op een van de volgende manieren worden aangetoond:

  • door de CE markering;
  • door een classificatierapport voor de desbetreffende toepassing opgemaakt door een labo of certificatieorganisme dat aan bepaalde welomschreven voorwaarden voldoet; Dit rapport is gebaseerd op
    • ofwel een of meerdere proeven volgens de relevante Europese norm;
    • ofwel een of meerdere proeven volgens de NBN 713.020;
    • ofwel een of meerdere proeven volgens een buitenlandse norm die een gelijkwaardige graad van bescherming garandeert;
    • ofwel een analyse van beproevingsresultaten.
  • door de informatie bij een BENOR- en/of ATG-goedkeuring, of door een gelijkwaardige beoordeling aanvaard in een andere lidstaat van de Europese Unie of in een ander land dat deel uitmaakt van de Europese Economische Ruimte.
  • door een berekeningsnota uitgewerkt volgens een methode goedgekeurd door de Minister van Binnenlandse Zaken, volgens de procedure en de voorwaarden die hij vastlegt;

Brandproeven

Een brandproef bestaat uit het plaatsen van een proefstuk op ware grootte voor een oven in een laboratorium. In België zijn twee erkende laboratoria beschikbaar, bij de universiteit van Gent en bij de universiteit van Luik. Het lab van Gent is recent verzelfstandigd en is nu onderdeel van het internationale brandonderzoekcentrum WarringtonFireGent. In een brandproef wordt de brand die in een gebouw is te verwachten geschematiseerd tot de standaardbrand.

Het spreekt vanzelf dat het onmogelijk is voor elke constructie een proef uit te voeren. Enerzijds zou dit veel te kostbaar zijn, anderzijds is het technisch onuitvoerbaar omdat de ovens waarin de brandwerendheid wordt bepaald eenvoudigweg beperkte afmetingen heeft. Wanden hoger dan 3 meter en breder dan 3-4 meter kunnen niet worden beproefd. Vloeren met overspanningen groter dan 4-6 m kunnen ook niet worden beproefd en voor kolommen langer dan 4.5 m zijn ook geen proefresultaten voorhanden. Dit betekent dat in de praktijk elk gebouw meerdere constructies bevat waarvan de brandwerendheid op basis van berekeningen is aangetoond.

Berekeningen

Overzicht

Het is niet altijd evident dat een geschikte berekeningsmethode van de brandwerendheid bestaat. Het hangt af van het beschouwde criterium, te weten stabiliteit, thermische isolatie of vlamdichtheid en het type constructie.

Het criterium van thermische isolatie is over het algemeen goed te berekenen, mits de constructie niet op onvoorspelbare wijze kan desintegreren. Voor staalplaatbetonvloeren en gewone betonvloeren en wanden is het goed mogelijk de thermische isolatie te berekenen. Ook kan de thermische isolatie van sandwichpanelen met brandwerende gipsplaten of calciumsilicaatplaten eenvoudig worden berekend.

Maar het criterium van vlamdichtheid is veel minder voorspelbaar. Voor sommige constructies worden berekeningen gemaakt om een proefresultaat te extrapoleren. Te denken valt bijvoorbeeld aan sandwichpanelen. De mate waarin extrapolatie mogelijk is in Europese normen vastgelegd per type bouwelement. Vaak vereist een extrapolatie aanvullende metingen in de proef van de vervormingen. Gelukkig is voor staalplaatbetonvloeren de vlamdichtheid dankzij de staalplaat gegarandeerd.

De mogelijkheden om een berekening te maken voor het criterium stabiliteit hangt sterk af van de manier waarop de constructie bezwijkt. Zo zijn materialen met geringe vervormingscapaciteit en brosse bezwijkvormen zeer moeilijk te voorspellen omdat de variaties in de thermische uitzetting en de oplegcondities van het element meestal niet nauwkeurig bekend zijn, maar wel een zeer grote rol kunnen spelen in het bezwijkgedrag.

Voor staalconstructies is het gelukkig wel heel goed mogelijk de stabiliteit te berekenen omdat staal een zeer ductiel en voorspelbaar materiaal is en de materiaaleigenschappen en bezwijkvormen goed bekend zijn. Staalconstructies kunnen grote thermische vervormingen ondergaan zonder te bezwijken dankzij de mogelijkheid tot grote plastische vervormingen. Omdat staalconstructies vroeger een matig imago hadden ten aanzien van de brandwerendheid is decennia lang uitgebreid onderzoek gedaan naar het gedrag van staalconstructies bij brand. Dit heeft geleid tot een complete set van betrouwbare en nauwkeurige methoden om de stabiliteit van staalconstructies uit te rekenen. Deze rekenmethoden zijn opgenomen in de Europese rekennormen, de zogenaamde Eurocodes. Beproevingen vinden nauwelijks nog plaats, tenzij in het kader van een wetenschappelijke studie om voor nieuwe constructietypes rekenmethodes op te stellen.

Eurocodes

Met het gereed komen van de Eurocodes is een groot aantal gestandaardiseerde Europese normen beschikbaar gekomen met rekenmethoden per type constructiemateriaal. Een berekening van de brandwerendheid bestaat uit drie stappen:

  • Modellering van de brand
  • Modellering van de thermische respons
  • Modellering van de mechanische respons

De Eurocode bieden verschillende mogelijkheden om een brand te modelleren, elk met hun eigen toepassingsgebied. Een overzicht van de brandmodellen in Eurocode 1 (EN 1991-1-2: 2002,  Eurocode 1: Actions on structures - Part 1-2: General actions - Actions on structures exposed to fire, CEN, Brussel) is gegeven in tabel hieronder.

Door de Universiteit van Luik is het eenvoudig te gebruiken computerprogramma OZone ontwikkeld waarmee de natuurlijke brand kan worden uitgerekend op basis van fundamentele fysische wetten.

De standaardbrand is de bekendste conventionele brandcurve om de brandwerendheid mee te bepalen. Deze nominale curve hangt niet af van parameters die de werkelijke brand in het brandcompartiment beïnvloeden zoals de brandbelasting, de ventilatiecondities en de actieve brandpreventieve maatregelen als sprinklerinstallaties. De standaardbrandkromme is met andere nominale brandkrommen in figuur hieronder. Ter vergelijking is er ook een arbitrair voorbeeld van een natuurlijke brandkromme gegeven. Een natuurlijke brandkromme is een curve die is berekend op basis van de belangrijkste parameters die het brandverloop in het compartiment bepalen. Een natuurlijke brandcurve wordt gekenmerkt door de groeifase, de brandfase en de dooffase. In de groeifase is de brand nog lokaal. Er bestaan dan grote temperatuursverschillen in het compartiment. In de overgang van de groeifase naar de brandfase breidt de brand zich snel uit naar het gehele compartiment. Dit wordt flash-over of vlamoverslag genoemd. In de brandfase kan worden aangenomen dat de temperatuur in het compartiment uniform is verdeeld. Als de brandbelasting grotendeels is verbrand dooft het vuur. Dit is de dooffase welke kenmerkend is voor de natuurlijke brand. Een berekening van de natuurlijke brand is bewerkelijker dan de standaardbrand. 

 

Een natuurlijke brand leidt echter niet tot een lager veiligheidsniveau dan de standaardbrand. In tegendeel, een natuurlijke brand kan zowel een lichtere als een zwaardere belasting zijn voor een constructie dan de standaardbrand. Enerzijds kan de natuurlijke brand lichter zijn omdat het vuur op een gegeven moment dooft, waardoor de duur van de brand beperkt is. Anderzijds kan de bereikte temperatuur zelfs in die kortere duur beduidend hoger zijn dan in de standaardbrand. Bovendien is vaak de snelheid waarmee de temperatuur toeneemt in de natuurlijke brand beduidend hoger dan in de standaardbrand. Dit laatste veroorzaakt grotere thermische spanningen in de constructie die juist tot een vervroegd bezwijken kunnen leiden. In een analyse op basis van een standaardbrand hoeft dit niet naar voren te komen. Gelukkig hebben staalconstructies weinig last van deze thermische spanningen omdat staal een goed geleidend en vervormbaar materiaal is.

Maar voor andere bouwmaterialen kan een snelle temperatuurstijging van een natuurlijke brand wel leiden tot een aanzienlijk lagere brandwerendheid dan volgens de standaardbrand.
Belangrijk is dat de natuurlijke brand de werkelijkheid beter benaderd dan de standaardbrand. Doordat de brandparameters van het compartiment niet worden verrekend in de standaardbrand, is het voor elk ontwerp onzeker of de standaardbrand een veilige of onveilige benadering is. De natuurlijke brand heeft deze onzekerheid niet, omdat de brandcurve kenmerkend is voor het beschouwde compartiment.

Per brandmodel, natuurlijk of conventioneel, geeft de Eurocode aan hoe men komt tot een ontwerpscenario en worden richtwaarden gegeven voor de benodigde invoer parameters. Voor de thermische en mechanische respons geven de Eurocodes rekenmodellen en de materiaaleigenschappen van het staal en de andere bouwmaterialen. Van elk model is het toepassingsgebied duidelijk omschreven. Voor de mechanische modellen geven de Eurocodes bovendien de belastingen die in rekening moeten worden gebracht op een constructie (wind, sneeuw, et cetera) en de bezwijkcriteria. Hiermee geven de Eurocodes een complete set van gegevens om een eenduidige berekening te kunnen maken.

De Eurocodes bieden de mogelijkheid de constructie op het niveau van een enkel element te beoordelen of op het niveau van een deel van de constructies of op het niveau van de gehele constructie. Bovendien geven Eurocodes drie niveaus van complexiteit om de brandweerstand van constructies te berekenen:

  • Tabellen en grafieken
  • Eenvoudige rekenmethodes
  • Geavanceerde rekenmethodes

Tabellen en grafieken

Voor staalconstructies worden enkele grafieken gebruikt die zijn afgeleid van de eenvoudige rekenmethodes in de Eurocodes. Zo is in ECCS publicatie 89 (www.steelconstruct.com  e-books firesafety )  een grafische methode opgenomen om snel de eventueel benodigde isolatie te bepalen in functie van de belastinggraad.

Voor staalconstructies zijn geen tabellen beschikbaar. Wel worden tabellen gegeven voor de benodigde dikte van isolatiematerialen in functie van de profielfactor en de kritieke temperatuur. Ook zijn er tabellen beschikbaar voor het bepalen van de profielfactor van standaard profielen in functie van de verhittingswijze.

Eenvoudige rekenmethodes

De Eurocodes geven eenvoudige rekenregels om de brandweerstand te bepalen van stalen constructieonderdelen. Eerst moet met deel 1991-1-2 de mechanische belasting worden bepaald die bij brand aanwezig moet worden verondersteld. Vervolgens kan met deel 1993-1-2 op basis van deze belasting de kritieke temperatuur worden bepaald. Tot slot kan men met eenvoudige spreadsheet bepalen na welke tijd deze temperatuur wordt bereikt in functie van de eventueel aanwezige isolatie.

Om de gebruiker al het rekenwerk uit handen te nemen is er door de Universiteit van Luik en de Universiteit van Aveiro in Portugal het programma ELEFIR ontwikkeld. Dit programma is gratis beschikbaar en rekent de weerstand tegen brand uit volgens de regels van de Eurocodes. Een must voor elk studiebureau !

Geavanceerde modellen

Met de geavanceerde modellen worden computermodellen bedoeld die gebaseerd zijn op fundamentele fysische wetten. In het algemeen moeten een of meerdere evenwichtsvergelijkingen worden opgelost. Deze modellen bestaan zowel voor het berekenen van het gedrag van de constructie, zoals bijvoorbeeld met behulp van de eindige elementen methode (EEM), als voor het berekenen van het verloop van de natuurlijke brand, zoals bijvoorbeeld met OZone.

Dankzij de voorspelbaarheid van staalconstructies kan met grote betrouwbaarheid het gedrag van de draagconstructie worden bepaald. De betrouwbaarheid is aangetoond in de jaren negentig met uitgebreide validatie aan de hand van brandproeven op ware grootte in Cardinton. (FIRE SAFE DESIGN A new approach to multi-storey steel framed buildings). 

Een berekening met geavanceerde modellen kost meer tijd dan met eenvoudige rekenmethodes maar men kan een beter inzicht krijgen in het gedrag van de constructie. Zo berekent een EEM model niet alleen of een constructie bezwijkt maar ook welke vervormingen optreden. Het effect van vervormingen op de herverdeling van krachten wordt inzichtelijk gemaakt en men kan controleren of de constructie voldoende vervormingcapaciteit heeft. Dit betekent dat de constructie soms moet worden versterkt ten opzichte van een eenvoudige beoordeling, dankzij het feit dat de modellen de zwakke plekken kunnen blootleggen. Maar vaak kan er aanzienlijk op de kosten worden bespaard omdat niet alle liggers van isolatie hoeven te worden voorzien. Ondanks de hoge temperaturen in de ongeïsoleerde liggers, bezwijkt de vloer niet dankzij herverdeling van krachten en de membraanwerking van de vloer. Aan de Universiteit van Manchester is een eenvoudig spreadsheetprogramma met handleiding ontwikkeld om de vloer te ontwerpen.

In tegenstelling tot bijvoorbeeld Engeland zijn dit soort modellen zijn nog niet erg gangbaar in de Belgische praktijk. In het buitenland hebben deze modellen de laatste jaren echter een grote vlucht genomen omdat de staalconstructie kan worden ontworpen met een optimum aan veiligheid én economie.

In principe moeten tabellen conservatievere antwoorden opleveren dan de simpele rekenregels om net zo veilige oplossingen te geven ondanks de vereenvoudigingen. Op hun beurt moeten de eenvoudige rekelregels conservatiever zijn dan de geavanceerde modellen om dezelfde reden. Het betekent dus dat niet elke berekening tot hetzelfde ontwerp leidt. Omgekeerd geldt dat verschillende oplossingen echter wel hetzelfde veiligheidsniveau kunnen bieden.

5. Brandveilige oplossingen

Actieve maatregelen

Actieve maatregelen zijn alle maatregelen die ervoor zorgen dat een beginnende brand zich niet ontwikkeld tot een volledig ontwikkelde brand. De meest toegepaste maatregelen zijn:

  • Detectie
  • Alarmering
  • Blusmiddelen
  • Sprinklers
  • Rook en warmte afvoer (RWA) installaties
  • Verlaging van het zuurstofgehalte (in sommige industriegebouwen)

De actieve maatregelen verlagen de kans dat een volledig ontwikkelde brand kan ontstaan. De brand blijft beperkt tot een lokale brand. De verhitting van de staalconstructies is in dat geval beperkt en lokaal. De benodigde weerstand tegen brand kan in principe worden gehaald zonder aanvullende passieve maatregelen. Echter, er blijft altijd een kleine kans over dat de actieve maatregelen niet in staat zijn om een volledig ontwikkelde brand te voorkomen. Als deze kans te groot wordt geacht moet men in aanvulling hierop de staalconstructie zo ontwerpen dat de kans dat deze bezwijkt toch klein genoeg is. De Eurocodes geven hiervoor een methode.

Passieve maatregelen

Passieve maatregelen zijn alle maatregelen die de weerstand tegen brand van de staalconstructie verhogen uitgaande van een volledig ontwikkelde brand. De mogelijkheden zijn

  1. Overdimensionering
  2. Plaatsing van de constructie buiten het gebouw
  3. Bouwkundige integratie
  4. Brandwerende isolatie
  5. Waterkoeling

Overdimensionering

Het tijdstip waarop het staal bezwijkt, hangt af van :

  • de kritieke temperatuur
  • de opwarmsnelheid

Door de staalconstructies zwaarder uit te voeren dan voor het koude ontwerp nodig is, zal de constructie bij een hogere temperatuur bezwijken en zal de profielfactor (en dus de opwarmsnelheid) afnemen. Beide effecten zorgen ervoor dat de constructie op een later tijdstip bezwijkt. Vooral voor eisen van 15 en 30 minuten kan overdimensioneren een zeer economische oplossing zijn.

De kritieke temperatuur is de temperatuur waarbij het staal bezwijkt. Deze hangt af van de belastinggraad. Dit is de verhouding tussen de belasting die tijdens de brand op de constructie werkt en de initiële draagkracht.

De opwarmsnelheid van de staalconstructie hangt niet alleen van het temperatuurverloop van de brand zelf af, maar ook van de verhouding tussen het verhitte buitenoppervlak (A) en het staalvolume (V). Een massief profiel met een klein buitenoppervlak dat wordt verhit, warmt langzamer op dan een licht profiel met een groot verhit buitenoppervlak. Deze verhouding wordt aangeduid met de massiviteit (V/A in mm) of omgekeerd met de profielfactor (A/V in 1/m). Deze laatste definitie wordt in de Eurocodes gebruikt.

Plaatsing buiten het gebouw

firesafety-external

Een kolomstructuur die buiten het gebouw is geplaatst wordt bij brand in een brandcompartiment slechts verhit door de straling uit het ramen en de verhitting van de eventuele vlammen uit het raam. Bovendien straalt de kolom bij opwarming veel warmte af naar de buitenlucht.

Door de kolommen niet recht voor de ramen te positioneren, blijft de verhitting beperkt. Op deze manier kan de constructie zonder brandwerende isolatie worden uitgevoerd om een weerstand tegen brand van 120 minuten te realiseren. In deel 1991-1-2 van de Eurocodes wordt een berekeningsmethode gegeven om weerstand tegen brand te toetsen. Deze oplossing kan ook economisch zijn met een constructie van roestvast staal ondanks de hogere materiaalkosten dankzij de inherente duurzaamheid en de betere mechanische eigenschappen bij verhoogde temperatuur dan gewoon staal.

Bouwkundige integratie

firesafety-integrated-beam

Bouwkundige integratie is een veel gebruikte manier om het staal economisch te beschermen tegen brand. De staalconstructie wordt geheel of gedeeltelijk opgenomen in de rest van de constructie waardoor de constructie niet of slechts beperkt door de brand wordt verhit. Door de integratie ontstaan bovendien vlakke vloeren en wanden die ruimte besparen en het plaatsen van leidingen en installaties vereenvoudigen.

Ook kunnen kolommen of liggers geheel of gedeeltelijk met beton worden omstort. Ook kunnen kokerprofielen worden gevuld met beton. Om brandweerstand te berekenen is in het kader van CIDECT het software tool POTFIRE ontwikkeld. Er worden in deel 1994-1-2 van de Eurocodes berekeningsmethoden gegeven voor verschillende typen liggers en kolommen. Op deze manieren is een weerstand tegen brand van 120 minuten haalbaar.

firesafety-composite-construction

POTFIRE is een eenvoudige gratis software tool om de brandweerstand van betongevulde buiskolommen te berekenen. Er bestaat een POTFIRE versie volgens ENV 1994-1-2: 2002 en een nieuwe versie volgens EN 1994-1-2: 2005. De EN versie gebruikt licht gewijzigde materiaaleigenschappen voor staal en beton ten opzichte van de ENV versie. De verschillen zijn in alle gevallen klein.

Brandwerende isolatie

Een veel gebruikte oplossing om staal de gewenste weerstand tegen brand te geven is het beschermen van de staalconstructie tegen brand met brandwerende isolatie. Er bestaan verschillende types isolatiemateriaal:

  • Opschuimende verf
  • Beplating
  • Spuitmortel

Voor alle isolatiematerialen hangt de benodigde dikte af van de kritieke temperatuur en de profielfactor van de staalconstructie. In een attest worden de diktes gegeven. De attesten van de isolatiematerialen zijn gebaseerd op een serie brandproeven waarbij zowel de isolerende werking is onderzocht als de mate waarin het materiaal bevestigd blijft aan de staalconstructie tijdens de brand. De proefresultaten zijn wiskundig bewerkt tot veilige ontwerpwaarden voor de benodigde isolatiedikte. Afhankelijk van de proefmethode en de bewerkingsmethode kunnen in de praktijk meerdere attesten voor één materiaal bestaan. Niettemin zijn de ontwerpwaarden van alle attesten altijd aan de veilige kant ten opzichte van de beproevingsresultaten.

Opschuimende verf

brandveiligheid-opschuimende-verf

Een populaire manier om de constructie de gewenste weerstand tegen brand te geven en het staal toch in het zicht te laten is het aanbrengen van een dunne laag bij brand opschuimende verf. De verf schuimt bij verhitting op en vormt een isolerende laag die de opwarming van het staal vertraagt.

De laagdikte hangt af van de gewenste brandwerendheid. De verf wordt in een of meerdere lagen van enkele tienden van millimeters aangebracht in het atelier of op de werf. De dikte is eenvoudig te controleren met een speciaal daartoe ontwikkelde diktemeter.

Een weerstand tegen brand tot 120 minuten is voor zwaardere staalprofielen mogelijk maar de meest praktische toepassing is voor eisen van 30 en 60 minuten brandweerstand. Om te besparen op de laagdikte en het aantal aan te brengen lagen, kan het economisch zijn de staalconstructie over te dimensioneren. Immers, door overdimensionering stijgt de kritieke temperatuur en daalt de profielfactor en dus de opwarmsnelheid.

Voor een goede werking moet het staal gestraald worden en is een grondlaag nodig. De duurzaamheid van de verf hangt af van de omgevingscondities van de constructie. Als de verf wordt toegepast in een vochtige omgeving moet op de opschuimende verf een toplaag worden aangebracht om een duurzaamheid van 10-20 jaar te bereiken. De leverancier van de verf kan hierover adviseren.

Beplating


brandveiligheid-beplatingBrandwerende platen worden traditioneel veel toegepast en men kan elke gewenste weerstand tegen brand te realiseren. Er zijn platen op basis van (vezelversterkt) gips, calciumsilicaat of minerale wol. De platen op basis van gips of calciumsilicaat zijn zeer geschikt voor zichtwerk.

Voor beplatingen is een goede bevestiging essentieel zodat de platen tijdens brand de vervorming van het staal kan volgen. Voor de afmetingen van de plaat, het type en de tussenafstanden van bevestigingsmiddelen dienen de voorschriften van het attest gevolgd te worden.

Spuitmortel

firesafety-spray-protectionSpuitmortels worden op de werf aangebracht en men kan elke gewenste brandweerstand realiseren. Spuitmortels kunnen een zeer economische oplossing zijn maar het oppervlak van de spuitmortel is ruw en het is daarom minder geschikt voor zichtwerk.

Voor een goede hechting moet het staal meestal eerst worden gestraald en worden voorzien van een corrosiewerende laag. Aanwijzingen hieromtrent staan in het attest.

Waterkoeling

Kokerprofielen kunnen effectief tegen brand worden beschermd voor 120 minuten en meer door ze te vullen met water. De circulatie van het water is essentieel zodat de warmte wordt afgevoerd en het water niet gaat koken. De circulatie kan op natuurlijk wijze op gang worden gebracht door de lokale opstijging van het verwarmde water bij de brandhaard. Het systeem is vooral effectief voor kolommen in relatief hoge gebouwen. Op deze wijze kan een zeer ranke en aansprekende constructie worden gerealiseerd.

6.Naleving van de technische voorschriften

Algemeen

De burgemeester is bevoegd om op verslag van de brandweer toe te zien op de naleving van de technische voorschriften in de basisnormen, het KB voor ziekenhuizen en het ARAB artikel 52.

Afwijkingen

Indien de bouwheer of zijn afgevaardigde niet kan voldoen aan de voorschriften, kan deze een aanvraag tot afwijking indienen. Afwijkingen zijn toegestaan indien ten minste een gelijk veiligheidsniveau wordt geboden als vereist in de voorschriften. 

Om de afwijkingen op de basisnormen te beoordelen heeft de FOD Binnenlandse Zaken een commissie voor afwijking opgericht. Hierin zitten onder andere ingenieurs van de Algemene Directie van de Civiele Veiligheid van deze FOD. Eventueel kunnen externe experts worden geraadpleegd. Als er in het gebouw mensen tewerk worden gesteld, moet de commissie het advies inwinnen bij de Minister van Tewerkstelling en Arbeid. Voor ziekenhuizen kan de Minister die verantwoordelijk is voor Volksgezondheid, afwijkingen toestaan op de voorschriften op het KB voor ziekenhuizen. Hij wint vooraf het advies van de Minister van Binnenlandse Zaken in.

De Hoge Raad is actief om de werkwijze van de commissie te vereenvoudigen en daarmee de doorstroming van afwijkingsdossiers te versnellen. De aanvraag bevat dan ten minste:

  • een beschrijving van het gebouw en van het veiligheidsconcept vergezeld van de bijhorende plannen;
  • het bewijs dat een gelijkwaardig veiligheidsniveau wordt geboden als bedoeld in de basisnormen;
  • het brandpreventieverslag van de brandweer

Binnen 2 weken krijgt de aanvrager bericht dat de aanvraag ontvankelijk is of dat er stukken ontbreken. Binnen 5 tot maximaal 7 maanden ontvangt de aanvrager van de minister de uitspraak over de afwijking.

Procedure en voorwaarden voor berekeningsmethoden

Hoewel het sinds 1994 de brandwerendheid mag worden berekend op basis van een methode goedgekeurd door de Minister van Binnenlandse Zaken volgens de procedure en de voorwaarden die hij vastlegt, zijn deze procedure en voorwaarden ten tijde van het verschijnen van de voorliggende publicatie nog altijd niet vastgelegd. 

In de praktijk wordt de brandwerendheid meestal niet bepaald met een proef (dit kan niet eens, gezien de beperkte afmetingen van beproevingsovens), maar berekend met de Eurocodes of andere rekennormen. De regelgeving loopt hiermee achter op de praktijk. De burgemeester die bevoegd is voor het toezicht, accepteert normaalgesproken de berekeningen op advies van de brandweer.

Indien de brandweer zichzelf niet in staat acht om te beoordelen of de berekening is gebaseerd op juiste uitgangspunten en correct is uitgevoerd, kan een beroep worden gedaan op de commissie van afwijking.

In de HR wordt gewerkt aan een besluit dat de Eurocodes aanwijst als door de Minister erkende rekenmethodes. De persoon die de berekening uitvoert zal hiervoor dan bevoegd moet zijn op basis van aantoonbare kwalificaties. Wellicht zal voor complexe berekeningen in eerste instantie een goedkeuring van de Minister van Binnenlandse Zaken nodig zijn. De commissie voor afwijking zal in deze gevallen ingezet worden om de berekeningen te beoordelen.

Tags: brandveilig |